Способ изготовления пористых стеклянных шариков

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУЬЛИН ае (ш и) С 03 ОБ и .газоаль ия ер лия)ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИИ. ПАТЕНТУ(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦОТЫХ СТЕКЛЯННЫХ ШАРИКОВ путем фо вания в гранулы смеси частицобразователя в виде карбоната к цв количестве 1,7-2,7 и послещющей термообработки гранул, о т л и. .ч а ю щ и йс я тем, что, с цельюобразования шариков с объемниа весомне более 0,5 г/см и водонроницае-.мостью менее 15 по объему,.определяемой испытаниями погруаенйем,гра=:нулы термообрабатывают при 800-820 еС,причем шарики, диаметром менее 3 мм -в течение 2-3 мин, а ширики диаметром более 3 мм-и течение не более7 мин.Изобретение относится к технологии изготовления пористых шариков, заключающейся в том, что смесь,состоящую из стеклянных частиц и порообразователя, формуют в гранулы, . которые подвергаЬт тепловой обработ ке, чтобы выделить газ из порообразователя и вызвать плцвление стек лянных частиц, после чего охлаждают до твердого состояния.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления пористых стеклянных шариков путем формоваиия г. в гранулы смеси частици гаэообразователя в виде карбоната кальция в количестве 1,7- 2,7 и последующей термообработки . гранул 1 1.Недостатками указанного способа являются высокий насыпной вес и высокая водопроницаемоств.Цель изобретения - образование шариков с объемньм весом не более 0,5 г/см и водопроницаемостью менее 15 по объему, определяемойиснытасс виями погружением.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовле ния пористых стеклянных шариков путем формования в гранулы смеси частиц и газообраэователя в виде. карбоната кальция в количестве 1,7 "2,7 и последующей термообработки гранул, гранулы термообрабатывают при 800-820 С, причем шарики.диаметром менее 3 мм-в течение .2-3 мин, а шарики диаметром более 3 мм-в течение.не более 7.мин.На чертеже представлена технологическая схема получения пористых стеклянных шариков.Смесь стеклянных частиц и порообразователя иэ бункера 1 подают наконвейер 2; который подает смесьна наклонную вращающуюся пластину3, которую постоянно опрыскиваютводой из пульверизатора 4. Получающуюся пастообраэную массу. выгружают с пластины в форме гранул, эти гранулы сбрасывают на сетчатую опорнуюленту туннельной печи 5, Во времяих транспортировки через печь гранулы нагревают горячими газами, идущи-ми иэ генератора 6 через питаюцие.трубопроводы 3, и горячими газами, иэвлеченньви из предыдущих стадий процесса через питакицие трубопроводы 8. В печи 5 гранулы сушат и осуществляют стадию спекания - термо- . обработки. Температура печи 5 нахо дится между 600 и 650 фС, чтобы вызвать спекание стеклянных частиц в поверхностных слоях гранул.Гранулы, поступающие из печи 5, подают на вибрирукщий конвейер, на который распределяют полевой шпат йэ бункера 9. Полевой шпат служитдля предотвращения приклеиваниягранул к стенкам печи для порообразования, в которой проводят вторуюстадию тепловой обработки. Вибрирующий конвейер 10 подает гранулыво вращающуюся печь 11 обычноготипа, которую нагревают горячими газами из генератора 12. Температурапечи 11 составляет около 800 С.10 Следовательно,порообразователь активируется, а вязкость стекла в стек;лянных частицах в отдельных юлобулах снижается настолько, чтобывызвать слияние стекла в монолитную15 массу. В результате глобулы превращаются в пористые стеклянные шарики.Пористые шарики,. выходящие извращающейся печи 11, проходятчерезпечь 13 для отжига, имекщую охлажЯ дающую систему 14,П р и м е р 1 . Дробленое, извест"ковонатриевое стекло со средним размером зерна в б мкм и удельной поверхностью 3500 смф/г смешивают в25 количестве 2,1 от веса стекла и водой в количестве приблизительно10 от веса стекла и известняка.,Смесь тщательно перемешивают,гранулы смеси формуют при подаче ееЗ 0 на вращающийся гранулирующий диск.Гранулы, покидающие диск, осторожнораспределяют в виде одного слоя на,металлической сетчатой ленте, покоторой гранулы размера 5-10 ммтранспортируют через туннель печипри температуре 600-650 фС, соответствующей вязкости стекла примерномежду 10 ос и 109 П. Гранулы остаются в печи 13 минВ первые 10 минглобулы высыхают и к этому времени40 приобретают температуру печи. Глобулы оставляют при этой температурепримерно 2 или 3 мин. Этого достаточно,чтобы стеклянные частицы в поверхностных слоях отдельных,глобул начали.45 спекаться, Качество этого поверхностного спекания является важным,Оно может оказать большое влияниена свойства готового продуктаЭти поверхностно"спеченные глобу-,50 лы подают во вращающуюся барабаннуюпечь при температуре 800 фС (соответствующей вязкости стекла примерно10П) . Гранулы остаются в печина 3-4 мин. Во время этого периода55 времени постоянное вращение барабана поддерживает гранулы во,взаимном контакте качения. Стеклянныечастицы размягчаются, а известнякразлагается с выделением СО, вызы 60 вая порообразование. Это выделениегаза начинается главным образом,когда вязкость стекла ниже 10 И П,.и продолжается до тех пор, покавязкость стекла уменьшается до65 10 П. Гранулы превращаются в пористые стеклянные шарики, размером примерно вдвое большим размера исходных гранул, причем шарики характеризуются вспененной стеклянной структурой с ячейками, распределен ными по всему объему шариков. Эти . 5 шарики, подают на металлическую ленту конвейера, при помощи которого их транспортируют в,туннель для обжига, в котором шарики доводят до температуры обжига (около 500 С) и 10 выдерживают при этой температуре 10- 15 мин. Затем шарики быстро охлаждают до комнатной температуры Полу ченные шарики имеют насыпной вес между 0,12-0,18 г/см 15Шарики имеют очень низкую водо- проницаемость, что следует из того факта, что после погружения в воду при комнатной температуре на 24 ч шарики. поглощают менее 7 об,воды. .Поглощеиие воды после вьщерживания шариков в течение 24 ч в атмосфере с относительной влажностью 99 при 20 С было менее 0,25 мас,Ъ, Поглощение воды ниже у шариков, имеющих 25 насыпной вес в верхней части указан-. ного интервала этого насыпного веса, .и составляет 3 об, и менее 0,1 массоответственно при определенных условиях.Шарики имеют прочность, к дробле. нию.более 15 кг даже те, которые имеют наименыаюй насыпной весШарики обладают свойствами, ко торые делают их пригодными для использования в качестве наполнителя при изготовлении керамики и других .Формованных блоковили для использо-. вания как термоизолирующий материал, например, в стенках полостей.можно модифицировать условия при ,:веденского способа при производстве шариков с низкой водопроницаемостью и низким насыпным весом, используя . исходную смесь с 2,25 извести от массы стекла. Полученные шарики 45 имеют свойства, подобные приведенным выше. Шарики с еще лучшими свойствами изготовлены при помощи процесса, "описанного выше, но при использовании исходной смеси частиц из натрие О воизвесткового стекла с более высо-. кой удельной поверхностью до 7000 см /г. Успешно используют,Фисходные смеси с 20 мас.воды.В другой модификации гранулы сме-.55 си после их формования на вращающемся гранулирующем диске и сушки вводят ;в печь, вьщерживаемую при 800 дС. Во время нагревания гранул в этой печи сначала происходит спекание 60 стеклянных частиц и затем выделение газа, вызывающее порообразование и происходит превращение гранул в стеклянные шарики. Этот процесс, использующий стадийную термообработку, 65 не так легко управляется, как про цесс иэ двух отдельных стадий в различных печах для получения такиМ жепо качеству частиц,П р и м е р 2 . Дробленоеизвестковонатриевое стекло со средним раз"меррм зерна б мкм и удельной поверхностью 3500 ему/г смешивают с дробленньм известнякомс имеющим размер зерна 4 мкм в количестве 2,1 от массыстекла,и добавляют воду в количестве примерно 10 от массы стекла и известняка,Смесь тщательно перемешивают для .образования пасты на лотке или.диске,с которого гранулы пасты разгружаюти осторожно распределяют по однойгрануле на металлической еетчатойленте, при помощи которой частицыразмером приблизительно 8-10 мм. транспортируют через туннельную печь,выдерживаемую при температуре б 50680 С ( соответствующей вязкостистекла примерно 10 ф - 10:П). Рранулы остаются в печи примерно 15мин, Во время первых 10 мин гранулывысыхают и к этому времени принимаюттемпературу печи. Гранулы остаютеяпри этой температуре 5 мин,. Этогодостаточио, чтобы вызвать спеканиечастиц стекла в поверхностных слояхиндивидуальных гранул. Качество это-го поверхностного спекания оченьважно, поскольку оно оказывает боль-.шое влияние на свойства готовогопродух та.Поверхностно "спеченные гранулызатем быстро охлаждают до 250-300 С,чтобы вызвать растрескивание илиломкость гранул которые немедленноподвергают дроблению. Гранулы иэдробилки просеивают для отделенияочень маленьких частиц, восновномстекла, которые возвращают на стадиюобразования пасты в начале производ ственной линии, Оставшиеся дробленные спекшиеся гранулы имеют размерв интервале 0,25-1,5 мм.Эти очень маленькие спечеиные гра-нулы затем .подают во вращающуюсябарабаннуюпечь выдерживаемую притемпературе 810-820 фС, соответстугвующей вязкости стекла около 10 М -10 б Пи оставляют их в этой, печив течение 2-3 мин. В течение этоговремени гранулы поддерживают в непрерыв: ном Контакте качения посредством вращения барабана. Стеклянные частицыразмягчаются и известняк разлагаетсяс выделением СОд, вызывая порообразование,гранулы превращаются в поркетые стеклянные шарики. Выделение СО,начинается, главным образом, в товремя, когда вязкость .стекла снижается до 107 фф П, и продолжается до.тех пор, пока вязкость стекла не1009275 Составитель Н. ИльиныхТехред А. Бабинец Корректор А.Ференц Редактор А. Мотыль Заказ 2369/69 Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 теризуются,пенистой стеклянной струй"турой сердцевины с ячейками, распределенными по всему объему шариков. Добавление полевого шпата илидругого противосклеивающего вещества полезно для избежания возможности слипания гранул друг с другомили со стенками барабана.Шарики охлаждают до температурыобжига (около 500 ф) и выдерживаютпри этой температуре 10 15 мин, За 10тем шарики быстро охлаждают до комнатной температуры.Полученные шарики вдвое. большедроблейых,спекшихся граиул, т.е.0.,5-3 мм,и звеют наюпной, вес 0,28 150,47 кг/л .(г/смэ) в эависимрсти.от.их размера. Шарики имеют очейь низ"кую водопроницаемость, соответствуЮщую поглощению воды 5 6.после 24 чпогружения в воду при комнатной тем 2 Опературе. Поглощение воды имеет тенденцию к снижению с увеличением насыпного веса до верхнейграницы вэтом интервале.Способ, соответствукщий приведен 25ному выше конкретному примеру,может быть осуществлен на установке,описанной выше для примера 1 (см чертеж) с добавлением подходящей дробилки для спекшихся гранул.При.модификации данного процесса шарики, покидающие вращакшуюся печь, быстро охлаждают до комнатной температуры без прерывания охлаждения при температуре обжига, Хрупкость охлажденных шариков очень малаВ другой модификации гранулы, выходящие с вращающегося диска, су-. шат, а. высушенные,гранулы размером О,25-0,5 мм сохраняют и распределяют на металлической. сетчатой ленте для стадии спекания, процесс продолжают. как описано выше за исключением того, что стадию дробления между стадиями спекания и порообразованием опускают. Готовые шарики имеют низкую водопроницаемость. Их насыпной вес равен примерно 0,45 кг/л (г/см-).для модификации вращающаяся печь установки может быть заменена на вертикальную печь, в которой дробленные спекшиеся гранулы направляют вверх струей горячего газа и таким образом нагревают, чтобы вызвать превращение:гранул в пористые стеклянные шарики, прежде,чем их вывезут из речи с отработавшими газами.